DE2238006C3 - Regeleinrichtung für die Elektrodenregelung von Lichtbogenöfen - Google Patents
Regeleinrichtung für die Elektrodenregelung von LichtbogenöfenInfo
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B7/00—Heating by electric discharge
- H05B7/02—Details
- H05B7/144—Power supplies specially adapted for heating by electric discharge; Automatic control of power, e.g. by positioning of electrodes
- H05B7/148—Automatic control of power
- H05B7/152—Automatic control of power by electromechanical means for positioning of electrodes
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
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Description
für die Elektrodenregelung anzugeben, die sich dem
Verhalten der Regelstrecke selbsttätig anpaßt und deren Einsatz ein gutes Regelverhalten unabhängig von
den verschiedenen Betriebszuständen des Lichtbogenofens ergibt
Diese Aufgabe wird bei einer Regeleinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß dem Regler die dem Elektrodenstrom proportionale Größe direkt und die der Elektrodenspannung proportionale Größe über einen Multiplikator zugeführt werden, daß die zweite Eingangsgröße des
Multiplikators von dem Funktionsgeber geliefert wird, dessen Eingangsgröße proportional der Sekundärspannung des Ofentransformators ist, und daß Mittel
vorgesehen sind, die die Verstärkung des Reglers umgekehrt proportional zur Sekundärspannung verändern.
Um kurze Einschmelzzeiten mit voller Ausnutzung des möglichen Maximalstromes zu erreichen, ist es
häufig zweckmäßig, eine von der normalen Impedanzregelung abweichende Kennlinie zu fahren und, beispielsweise in den oberen Spannungsstufen des Ofentransformators, den Strom konstant zu halten. Hierbei muß aus
regelungsdynamischen Gründen die Impedanzregelung erhalten bleiben. Ein gleich gutes Regelverhalten in den
verschiedenen Betriebszuständen des Ofens läßt sich nur durch Änderung der Zuordnung von Elektrodenstrom und -spannung erreichen. Bei der Erfindung wird
diese Änderung über den Mulitplikator und den Funktionsgeber vorgenommen.
Beim Anfahren des Ofens kann der Fall eintreten, daß eine voreilende Elektrode sich in den Schrott einbohrt,
ohne daß ein Elektrodenstrom fließt, weil die anderen Elektroden den Schrott noch nicht berühren. Um diesen
Fall, der zum Abbrechen der Elektrode führen kann, zu verhindern, muß der Regler bei dem Signal Null für
beide Eingangsgrößen am Ausgang ebenfalls das Signal Null abgeben. In vorteilhafter Ausgestaltung der
Erfindung ist deshalb der Regler als P-Regler beschaltet.
Die Verstärkung im Regelkreis ist abhängig von der Sekundärspannung des Ofentransformators, die zur
Leistungssteuerung des Ofens in einem weiten Bereich einstellbar sein muß. Um unabhängig von der Sekundärspannung die gleiche gute Regeldynamik zu erhalten,
muß der Regler als selbstanpassender Regler ausgeführt werden. Hierfür ist die genannte Veränderung der
Verstärkung des Reglers umgekehrt proportional zur Sekundärspannung des Ofentransformators erforderlich. Um diese zu verwirklichen, ist in vorteilhafter
Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Änderung der Verstärkung des Reglers über einen im
Rückführzweig des Reglers angeordneten Multiplikator erfolgt, dessen erste Eingangsgröße proportional der
Ausgangsspannung des Reglers und dessen zweite Eingangsgröße proportional der Sekundärspannung des
Ofentransformators ist Hierbei kann für die Lieferung der zweiten Eingangsgröße des Multiplikators ein für
die Regler aller Elektroden gemeinsames Meßglied vorgesehen sein.
Als einfachstes Mittel zur Begrenzung des Elektrodenstromes auf einen einstellbaren Maximalwert kann
eine Begrenzung seiner Führungsgröße dienen, das ist die von der Elektrodenspannung abgeleitete Eingangsgröße des Reglers.
Die Steuerung der Lichtbogenofen über Prozeßrechner gewinnt zunehmend an Bedeutung. Um auf einfache
Art und Weise eine Eingriffsmöglichkeit für den Prozeßrechner zu erhalten, können die Multiplikatoren
als Digital-Analog-Umsetzer ausgebildet sein, denen die
von der Sekundärspannung des Ofentransformators abgeleiteten Spannungen über einen Prozeßrechner
oder ein System der digitalen Signalverarbeitung zugeführt werden.
Die Ausgangsgröße der Regeleinrichtung kann als Führungsgröße für einen elektromotorischen Verstellantrieb — z. B. ein drehzahlgeregelter Gleichstromantrieb, ein Drehstromantrieb mit Dreipunktregler —
ίο oder einen hydraulischen oder pneumatischen Stellantrieb dienen. Durch Begrenzung der Ausgangsgröße auf
einen einstellbaren Wert kann bei stetigen Stellantrieben die maximale Geschwindigkeit für Heben und
Senken der Elektroden eingestellt werden.
is Im folgenden soll die Erfindung anhand eines in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
In der Zeichnung ist ein Lichtbogenofen 1 mit seinen Elektroden 2,3,4 über einen Ofentransformator 5 und
einen Ofenleistungsschalter 6 an ein Drehstromnetz R,
S, Γ angeschlossen. Über ein Meßglied 7, das aus einem
Stromwandler mit einem nachgeschalteten Gleichrichter und einer Bürde bestehen kann, wird der Strom der
Elektrode 4 erfaßt und in eine Gleichspannung
umgewandelt. Über ein Einstellpotentiometer 8 und einen Bewertungswiderstand 9 wird diese Größe als
Regelgröße des Elektrodenstromes einem Regelverstärker 10 zugeführt Über ein zweites Meßglied 11, das
aus einem Transformator mit einem nachgeschalteten
Gleichrichter bestehen kann, wird die Spannung der
Elektrode 4 erfaßt und in eine Gleichspannung umwandelt Über ein Einstellpotentiometer 12, einen
Multiplikator 24 und zwei Bewertungswiderstände 13 und 14 wird die der Elektrodenspannung proportionale
Größe Ue 3 als Führungsgröße für den Elektrodenstrom
dem Regelverstärker 10 zugeführt. Da sich die Führungsgröße Uf aus der Multiplikation der Größen
Ue3 und Ue 4 ergibt, ist es möglich, durch die Größe Ue 4
eine Änderung in der Bewertung der Elektrodenspan
nung als Führungsgröße für den Elektrodenstrom
vorzunehmen. Die Eingangsgröße ί/£4 wird von einem
Funktionsgeber 25 geliefert, der seine Eingangsgröße über ein Einstellpotentiometer 26 vom Meßglied 18 für
die Sekundärspannung des Ofentransformators erhält.
Es ist damit möglich, einen nichtlinearen Zusammenhang zwischen Lichtbogenspannung und Elektrodenstrom herzustellen, ohne daß das für die Stabilität der
Regelung erforderliche Verhalten als Impedanzregelung verlorengeht.
so Die über das Potentiometer 26 eingestellte Eingangsgröße für den Funktionsgeber 25 kann über die
gestrichelt angedeuteten Leitungen 27 und 28 gleichzeitig auch den entsprechenden Funktionsgebereingängen
der beiden anderen Regeleinrichtungen für die Elektro
den 2 und 3 zugeführt werden.
Im Rückführkreis des Regelverstärkers 10 befinden sich ein Potentiometer 15, ein Multiplikator 16 und ein
Rückführwiderstand 17. über das Potentiometer 15 läßt sich in bekannter Weise die Verstärkung des Reglers
einstellen. Zur weiteren Beeinflussung der Verstärkung dient der Multiplikator 16. Da seine Ausgangsgröße Ua
proportional dem Produkt der Eingangsgrößen Ue 1 und Ue 2 ist, kann durch Verändern der Eingangsgrößen Ue 2
die Verstärkung des Reglers ebenfalls eingestellt
werden. Eine Verminderung der Spannung Ue 2
bedeutet eine Verminderung der Rückführung und damit eine Erhöhung der Verstärkung. Die Spannung
Ue 2 wird von einem Meßglied 18 geliefert, das zur
Erfassung der Sekundärspannung des Ofentransformators dient und aus einem Drehstromtransformator mit
einem nachgeschalteten Gleichrichter in Drehstrom-Brückenschaltung bestehen kann. Zur Einstellung dieser
Einflußgröße des Reglers dient ein Potentiometer 19. Sinkt beispielsweise die Sekundärspannung des Ofentransformators ab, so wird die Verstärkung der
Regelstrecke der Elektrodenregelung geringer. Durch den Einfluß des Meßgliedes 18, des Einstellpotention.liters 19 und des Multiplikators 16 wird proportional
hierzu die Rückführung des Reglers vermindert und damit die Verstärkung des Reglers erhöht. Das
bedeutet, daß bei Schwankungen der Spannung des Ofentransformators die Regelkreisverstärkung annähernd konstant bleibt und damit die Regeldynamik der
Elektrodenregelung wesentlich verbessert wird.
In zweckmäßiger Weise kann man für die Lieferung der zweiten Eingangsgröße Ue 2 des Multiplikators 16
für die Regler aller Elektroden ein gemeinsames Meßglied 18 vorsehen. In diesem Fall wird die über das
Potentiometer 19 eingestellte Spannung Ue 2 über die
gestrichelt angedeuteten Leitungen 22 und 23 gleichzeitig auch den entsprechenden Multiplikatoreingängen
der beiden anderen Regeleinrichtungen für die Elektroden 2 und 3 zugeführt
Zur Begrenzung des Maximalstromes der Elektrode 4 dient eine Zenerdiode 20. Bei Erreichen der Zenerspannung der Diode 20 kann das am Bewertungswiderstand
14 anstehende Abbild der Führungsgröße für den Elektrodenstrom nicht weiter ansteigen. Übersteigi die
Regelgröße des Elektrodenstromes den entsprechenden Wert so wird vom Ausgang des Reglers eine Stellgröße
in Richtung »Heben« angegeben und damit eine Verminderung des Elektrodenstromes eingeleitet
Die Ausgangsgröße des Reglers beeinflußt über ein Stellglied 21 die Stellung der Elektroden. Als Stellglieder sind hydraulische, pneumatische oder elektromechanische Geräte einsetzbar. Der Regler wird vorzugsweise als P-Regler ausgeführt Es ist aber auch eine
Ausführung als PI-Regler, PD-Regler, PID-Regler, Regler mit PT\ -Verhalten möglich.
Werden die Multiplikatoren 16 und 24 als Digital-Analog-Umsetzer ausgebildet so können die genannten
Beeinflussungen der Regelung durch einen Prozeßrechner, ein System der digitalen Signalverarbeitung od. dgl.
in Abhängigkeit von der Sekundärspannung des Ofentransformators vorgenommen werden.
Mit den Potentiometern 41,42 und den Dioden 43,44
kann die Ausgangsspannung des Regelverstärkers 10 begrenzt werden. Da die Ausgangsspannung als
Eingangsgröße des nachgeschalteten Stellgliedes 21 die Führungsgröße für die Elektrodengeschwindigkeit darstellt, ergibt sich die Möglichkeit einer für die
Richtungen »Heben« und »Senken« unterschiedlichen Einstellung der maximalen Elektrodengeschwindigkeit
Gegenüber den bekannten Ausführungen weist die Regeleinrichtung nach der Erfindung insbesondere die
folgenden Vorteile auf:
Leichte Einstellbarkeit der Reglerparameter, selbsttätige Anpassung der Reglerparameter an Parameterschwankungen der Regelstrecke, Einstellmöglichkeit
einer von der reinen Impedanzregelung abweichenden Kennlinie als Funktion der Spannung des Ofentransfor
mators, leichte Einstellmöglichkeit zur Begrenzung der
Elektrodengeschwindigkeit externe Eingriffsmöglichkeit in die Sollwertvorgabe (z. B. für Ansteuerung durch
einen Rechner).
Claims (6)
1. Regeleinrichtung für die Elektrodenregelung proportional der Versorgungsspannung der Elektroden
von Lichtbogenöfen, bei der jeder Elektrode ein ist.
Regler zugeordnet ist, dem als Meßgrößen für die 5 An eine Regeleinrichtung für die Elektrodenregelung
Regelung eine dem Elektrodenstrom proportionale von Lichtbogenöfen werden hohe Anforderungen
und eine von der Elektrodenspannung abgeleitete gestellt Die Elektroden müssen während des Betriebes
Größe zugeführt werden und der in Abhängigkeit in einem bestimmten Abstand vom Schmelzmaterial,
von der Differenz dieser Größen die zugehörige d.h. vom Schrott oder von der Schmelze, gehalten
Elektroden verstelleinrichtung steuert, wobei die von io werden, um die richtige Lichtbogenleistung zu bekomder
Elektrodenspannung abgeleitete Größe durch men. Dieser Abstand und damit die Länge des
Bildung einer der Elektrodenspannung prcportiona- Lichtbogens sind sowohl durch Spannung und Stromlen
Größe und deren Abwandlung mit einem stärke des Lichtbogens als auch durch die Atmosphäre
Funktionsgeber gebildet wird, dessen Eingangsgrö- und die Ionisation im Ofeninneren bedingt Durch
ße proportional der Versorgungsspannung der >5 Abschmelzen, Flüssigwerden und Zusammenbrechen
Elektroden ist, dadurch gekennzeichnet, des Schmelzmaterials ändert sich der Abstand laufend
daß dem Regler (10) die dem Elektrodenstrom und damit auch die Stromstärke und der Widerstand des
proportionale Größe direkt und die der Elektroden- Lichtbogens. Um eine möglichst gleichmäßige Leispannung
proportionale Größe (Ue 3) über einen stungsaufnahme zu erzielen, müssen die Elektroden,
Multiplikator (24) zugeführt werden, daß die zweite 20 sobald sich die Länge des Lichtbogens und seine
Eingangsgröße (Ue *) des Multiplikators (24) von elektrischen Werte geändert haben, in kürzester Zeit
dem Funktionsgeber (25) geliefert wird, dessen wieder auf den richtigen Abstand gebracht werden.
Eingangsgröße proportional der Sekundärspannung Hierzu dient die Elektrodenregelung,
des Ofentransformators ist, und daß Mittel (16) Bekannt sind die als Impedanzregelungen bezeichnevorgesehen sind, die die Verstärkung des Reglers 25 ten Ausführungen von Elektrodenregelungen. Meßgrö-(10) umgekehrt proportional zur Sekundärspannung ßen für die Regelung sind hierbei der Elektrodenstrom des Ofentransformators verändern. und die Elektrodenspannung, d.h. die Spannung der
des Ofentransformators ist, und daß Mittel (16) Bekannt sind die als Impedanzregelungen bezeichnevorgesehen sind, die die Verstärkung des Reglers 25 ten Ausführungen von Elektrodenregelungen. Meßgrö-(10) umgekehrt proportional zur Sekundärspannung ßen für die Regelung sind hierbei der Elektrodenstrom des Ofentransformators verändern. und die Elektrodenspannung, d.h. die Spannung der
2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch Hochstrombahn zwischen Badsternpunkt und Stromgekennzeichnet, daß der Regler (10) als P-Regler schienen in der Nähe des Transformators. Die aus Strom
beschaltet ist 30 und Spannung gebildete Regelabweichung entspricht
3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dem Scheinwiderstand — daher die Bezeichnung
dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Impedanzregelung. Die Meßwerte von Elektroden-Verstärkung
des Reglers über einen im Rückführ- strom und Elektrodenspannung werden gleichgerichtet
zweig des Reglers angeordneten Multiplikator (16) und dem Regler zugeführt Als Regler werden bisher
erfolgt, dessen erste Eingangsgröße (Ue \) propor- 35 beispielsweise Tauchspulenregler oder Ferraris-Regler
tional der Ausgangsspannung des Reglers und mit hydraulischen Stellgliedern oder Magnetverstärker
dessen zweite Eingangsgröße (Ue 2) proportional mit elektromotorischen Stellgliedern eingesetzt (AEG-der
Sekundärspannung des Ofentransformators ist Mitteilungen 46 (1956), S. 314—319; desgl. 49 (1959), S.
4. Regeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch 552—561; BBC-Nachrichten 1964, S. 60-61). Diese
gekennzeichnet, daß für die Lieferung der zweiten *o Regler sind zwar relativ einfach aufgebaut, haben aber
Eingangsgröße (Um) des Multiplikators (16) ein für durch das z. T. relativ hohe Leistungsniveau im Verdie
Regler aller Elektroden gemeinsames Meßglied gleichskreis oder durch eine elektromechanische Reg-(18)
vorgesehen ist. lerausführung u. a. Nachteile im Hinblick auf eine leichte
5. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, gekenn- Einstellung der Reglerparameter und der Begrenzung
zeichnet durch Mittel (20), die zur Begrenzung des 45 der Elektrodengeschwindigkeit.
Elektrodenstromes die von der Elektrodenspannung Zur Anpassung der Empfindlichkeit der Regeleinrich-
Elektrodenstromes die von der Elektrodenspannung Zur Anpassung der Empfindlichkeit der Regeleinrich-
\ I abgeleitete Eingangsgröße des Reglers begrenzen. tung an den Betriebszustand des Lichtbogenofens ist es
6. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 3, aus der DE-AS 10 52 598 bekannt, die Differenzspandadurch
gekennzeichnet, daß die Multiplikatoren nung zwischen einem künstlichen Sternpunkt, der als
(16, 24) als Digital-Analog-Umsetzer ausgebildet so Sternpunkt von mit ihren einen Enden zusammengefaßsind,
denen die von der Sekundärspannung des ten, mit ihren anderen Enden an die einzelnen
Ofentransformators abgeleiteten Spannungen über Elektroden geführten festen Widerständen gebildet ist,
einen Prozeßrechner oder ein System der digitalen und dem natürlichen Badsternpunkt zur Steuerung des
Signalverarbeitung zugeführt werden. Proportionalbereichs des Reglers zu verwenden.
55 Aus der US-PS 23 67 979 ist eine Impedanzregelung
der eingangs genannten Art für Lichtbogenofen
bekannt, bei der zur Aufrechterhaltung einer gleichbleibenden
Ofenleistung trotz Netzspannungsschwankun-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung gen dem Spannungsmeßglied ein Funktionsgeber in
für die Elektrodenregelung von Lichtbogenofen, bei der ·» Gestalt eines veränderlichen Widerstands vorgeschaltet
jeder Elektrode ein Regler zugeordnet ist, dem als ist, der abhängig von der Speisespannung des
Meßgrößen für die Regelung eine dem Elektrodenstrom Lichtbogenofens den Impedanz-Sollwert für das Meßproportionale
und eine von der Elektrodenspannung werk ändert. Maßnahmen, um bei wechselnden abgeleitete Größe zugeführt werden und der in Betriebszuständen eine gleichbleibend gute Regeldyna-Abhängigkeit
von der Differenz dieser Größen die 65 mik zu erzielen, läßt diese bekannte Impedanzregelung
zugehörige Elektrodenverstelleinrichtung steuert, wo- nicht erkennen.
bei die von der Elektrodenspannung abgeleitete Größe Aufgabe der Erfindung ist es, unter Benutzung des
durch Bildung einer der Elektrodenspannung proportio- Prinzips der Impedanzregelung eine Regeleinrichtung
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2238006A DE2238006C3 (de) | 1972-07-28 | 1972-07-28 | Regeleinrichtung für die Elektrodenregelung von Lichtbogenöfen |
ES417049A ES417049A1 (es) | 1972-07-28 | 1973-07-19 | Dispositivo de regulacion para el reglaje de los electrodosde hornos de arco electrico. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2238006A DE2238006C3 (de) | 1972-07-28 | 1972-07-28 | Regeleinrichtung für die Elektrodenregelung von Lichtbogenöfen |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2238006A1 DE2238006A1 (de) | 1974-02-07 |
DE2238006B2 DE2238006B2 (de) | 1978-08-31 |
DE2238006C3 true DE2238006C3 (de) | 1982-04-01 |
Family
ID=5852469
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2238006A Expired DE2238006C3 (de) | 1972-07-28 | 1972-07-28 | Regeleinrichtung für die Elektrodenregelung von Lichtbogenöfen |
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DE (1) | DE2238006C3 (de) |
ES (1) | ES417049A1 (de) |
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DE3123297A1 (de) * | 1981-06-12 | 1983-01-05 | Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim | Regeleinrichtung fuer einen gleichstrom-lichtbogenofen |
IT1175068B (it) * | 1983-03-10 | 1987-07-01 | Ferriere Nord Spa | Procedimento di ottimizzazione della regolazione elettrodi in un forno ad arco e dispositivo effettuante tale procedimento |
IT1236363B (it) * | 1989-11-30 | 1993-02-25 | Danieli Off Mecc | Forno elettrico ad arco diretto a corrente controllata e procedimento di alimentazione a corrente controllata di un forno ad arco diretto |
US5115447A (en) * | 1991-01-10 | 1992-05-19 | Ucar Carbon Technology Corporation | Arc furnace electrode control |
DE102017130991A1 (de) * | 2017-12-21 | 2019-07-25 | Inteco Melting And Casting Technologies Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Bewegung einer Elektrode in einer Lichtbogenschmelzanlage |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CH381779A (fr) * | 1962-04-06 | 1964-09-15 | Secheron Atel | Installation de réglage automatique d'un four à arc triphasé |
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-
1972
- 1972-07-28 DE DE2238006A patent/DE2238006C3/de not_active Expired
-
1973
- 1973-07-19 ES ES417049A patent/ES417049A1/es not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ES417049A1 (es) | 1976-03-01 |
DE2238006B2 (de) | 1978-08-31 |
DE2238006A1 (de) | 1974-02-07 |
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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